
CCM下的FLYBACK电源拓扑开关尖峰形成过程
2023-11-01 09:34:40
晨欣小编
CCM(连续导通模式)是一种常用的电源拓扑模式,其中,FLYBACK(飞弛)电源拓扑被广泛应用于低功率应用中。在这种拓扑中,输出电压通过封装在变压器的一侧感应到的储能元件转换而来。在工作过程中,FLYBACK电源拓扑涉及到尖峰形成过程,这在本文中将进行科学分析和详细介绍。
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1. FLYBACK电源拓扑的基本原理
FLYBACK电源拓扑基于变压器的储能元件,通过开关管调节输入电压并实现电能转换。在输出电压低于设定值时,开关管导通,输入电能储存于变压器的磁场中。当开关管停止导通时,储能元件释放所储存的能量,从而提供输出电压。
2. 尖峰形成过程
在FLYBACK电源拓扑中,尖峰形成是一个重要的过程,它会影响系统性能和稳定性。尖峰形成的过程可以分为以下几个关键步骤:
a. 开关管开启:当开关管导通时,输入电能储存在变压器的磁场中,同时输出电压开始上升。
b. 开关管关闭:当开关管停止导通时,储能元件开始释放能量。这个过程称为脉冲过程。在此阶段,输出电流不再是直流,而是脉冲形式的。
c. 脉冲脆性:脉冲脆性是指脉冲电流的零电荷打破的过程。脉冲脆性对系统性能有重要影响。当脉冲脆性发生时,电流会在自由振荡过程中迅速变化,导致电流尖峰形成。
d. 尖峰形成:在脉冲脆性发生后,电流波形的峰值会迅速增加并形成尖峰。这个尖峰对系统有两个重要的影响:一是增加了电压应力,可能导致元件损坏;二是增加了EMI(电磁干扰)噪声。
3. 尖峰形成过程的影响。
尖峰形成过程对FLYBACK电源拓扑的运行稳定性和效率有一定的影响。具体如下:
a. 容量选择:尖峰形成过程使得电容分流器需要容量更大,以便在尖峰时刻储存更多的能量。
b. 反馈控制设计:合理的反馈控制设计可以减少尖峰形成过程中的峰值电压,从而降低元件的压力。
c. 抑制EMI:尖峰形成过程中产生的EMI噪声可以通过合适的滤波器和屏蔽来降低,以保证系统的稳定性和正常运行。
4. 实际举例说明
假设有一个FLYBACK电源拓扑,输出电压为12V。在开关管导通时,输入电能存储在变压器的磁场中。当开关管关闭时,储能元件开始释放能量,并形成脉冲电流。在脉冲脆性发生后,电流波形会迅速变化并形成尖峰,此时输出电流会有一个较大的峰值。这个尖峰对系统的稳定性和性能都会有一定的影响,因此需要通过适当的容量选择和反馈控制来降低尖峰的电压和EMI噪声。
总结:FLYBACK电源拓扑在CCM下的尖峰形成过程是一个关键的工作阶段。了解尖峰形成的过程以及其对系统性能的影响,可以帮助工程师设计出更加高效、稳定的电源系统。同时,合理选择容量、设计反馈控制和抑制EMI是降低尖峰形成过程中负面影响的有效方法。